青岛市售畜禽肉类中邻苯二甲酸酯的检测与健康风险评估

2014-02-28 08:09史衍玺青岛农业大学资源与环境学院山东青岛6609青岛农业大学生命科学学院山东青岛6609
食品工业科技 2014年12期
关键词:熟肉生肉邻苯二甲酸

陈 毅,史衍玺,葛 蔚,柴 超,*(.青岛农业大学资源与环境学院,山东青岛6609;.青岛农业大学生命科学学院,山东青岛6609)

青岛市售畜禽肉类中邻苯二甲酸酯的检测与健康风险评估

陈 毅1,史衍玺1,葛 蔚2,柴 超1,*
(1.青岛农业大学资源与环境学院,山东青岛266109;2.青岛农业大学生命科学学院,山东青岛266109)

以青岛市售的畜禽肉类农产品为研究对象,采用超声萃取-气相色谱法测定了畜禽生肉和熟肉样品中6种邻苯二甲酸酯(PAEs)的含量,采用非化学致癌物风险评价模型进行了健康风险评估。结果表明,畜禽肉中PAEs检出率在10%~90%,畜禽肉中∑6PAEs含量在2mg·kg-1以下的所占比例较高;生、熟肉中∑6PAEs平均含量分别为1.44mg·kg-1和3.67mg·kg-1,不同种类的生肉中∑6PAEs含量没有显著性差异,熟鱼肉和熟猪肉的含量较高;相同种类的生熟肉相比,熟肉中∑6PAEs的含量高于生肉;不同种类畜禽肉中PAEs组成存在一定差异,总体上邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)所占比例较高;畜肉和鱼肉类的总风险高于禽肉类,风险主要来自于DEHP;相同种类的生肉和熟肉相比,熟肉中PAEs风险明显高于生肉,但总体上青岛市售畜禽肉类中PAEs的健康风险未超出国际推荐的标准,无健康风险。

畜禽肉类,邻苯二甲酸酯,含量,健康风险

邻苯二甲酸酯(Phthalic Acid Esters,简称PAEs),是邻苯二甲酸与醇类形成的酯的统称。PAEs主要用作塑料增塑剂,提高塑料的可塑性和韧性,广泛应用于玩具、化妆品、纺织品、食品包装材料、医用血袋和胶管[1]。PAEs是一类高沸点、难挥发的粘稠液体或低熔点的固体,与塑料分子间不形成化学键,当塑料包装接触到食品中的油脂等成分时,PAEs会溶出,可能污染食品[2]。PAEs具有雌激素的特征及抗雄激素生物效应,可通过饮水、进食、皮肤接触和呼吸等途径进入人体,引起人体内分泌系统紊乱,特别是对人体生殖功能的危害最引人关注[3-5]。因此,PAEs污染受到世界各国的高度重视,美国、日本以及欧洲许多国家都将PAEs列入优先控制污染物名单,其中美国环保局列入了6种PAEs,包括邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁基酯(DNBP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)、邻苯二甲酸丁基苄酯(BBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP),我国也将3种PAEs列入优先控制污染物。目前关于PAEs在食品中的检测方法和迁移规律研究较多[6-13],但对于人们日常食用的畜禽肉类中PAEs的检测及健康风险鲜见报道。据报道,在饲料及其原料中均检测到PAEs[14-15],且畜禽肉类在流通过程中广泛接触塑料包装,因此在养殖和流通过程中畜禽肉类有可能受到PAEs的污染,而且畜禽肉类的脂肪含量较高,易富集有机物,可能导致畜禽肉的PAEs存在一定的健康风险。本文检测了青岛市售畜禽肉中PAEs的含量和组成,并对其健康风险进行评价,为青岛市畜禽肉中PAEs的风险管理提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

PAEs标准品 购于上海安谱科学仪器有限公司,包括6种美国环保局优先控制PAEs,DMP、DEP、DNBP、DNOP、BBP和DEHP,纯度均大于99.9%,置于-20℃冰箱中保存;丙酮、乙腈、正己烷 分析纯,购于天津广特化工贸易有限公司,常压旋蒸提纯;弗罗里硅土、无水Na2SO4购自烟台裕昌化工产品有限公司,在箱式电阻炉中450℃活化4h,备用;正己烷 色谱纯,购于上海安谱科学仪器有限公司。

Agilent 7820 GC型气相色谱仪 美国Agilent公司;BILONJJ-2型高速组织捣碎机 上海比朗仪器有限公司;KQ-500E型超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司;GL-20M型高速冷冻离心机 上海昨非实验室设备有限公司;SHB-IIIA型循环水式多用真空泵 郑州科工贸有限公司;RE-2A型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;箱式电阻炉 龙口市先科仪器有限公司;GZX-9140MB型数显鼓风干燥箱 上海博迪实业有限公司医疗设备厂。

1.2 实验方法

1.2.1 样品来源 畜禽肉类样品购自青岛市南区、李沧区、崂山区、黄岛区、城阳区超市及农贸市场,包括猪、牛、羊、鸡、鸭、鱼的生肉和熟肉共计60份样品。

1.2.2 样品处理 样品用高速组织捣碎机捣碎,取捣碎后样品2.0g,加入苯甲酸苄酯做回收率指示剂[9],溶于20mL乙腈,超声提取30min,溶液倒入烧杯,再用10mL乙腈复提两次,每次10min,提取液合并后置于冰箱冷冻10~12h[13]。在-10℃,6000r·min-1条件下,用GL-20M型高速冷冻离心机离心20min[2],取上清液于梨形瓶中,35℃压旋转蒸发至1mL左右后用玻璃层析柱净化,层析柱中自下至上依次填充0.5g无水Na2SO4、3.5g弗罗里硅土和0.5g无水Na2SO4[16],用10mL 5%丙酮/正己烷混合液和20mL正己烷冲洗柱子,用42%丙酮/正己烷混合液洗脱,收集样品滤液和洗脱液,35℃减压旋转蒸发至近干,用色谱纯正己烷定容至1mL,过0.22μm微孔滤膜存于色谱瓶中。

1.2.3 邻苯二甲酸酯含量的测定 采用气相色谱法测定PAEs含量。Agilent 7280气相色谱仪,DB-5石英毛细管柱(30m×0.32mm×0.25μm,J&W,USA)。进样口温度260℃,检测器温度300℃,程序升温:初始温度140℃,保留1min,以20℃·min-1升温至235℃,保持0.5min,再以5℃·min-1升温至280℃,保持3min。载气为高纯氮气,不分流进样,进样量1μL。采用外标法测定样品中PAEs含量。

1.3 数据处理

样品差异性经单因素方差分析进行检验,使用SPSS19.0统计分析软件。

1.4 健康风险评估方法

PAEs属于非致癌类物质,按照非化学致癌物健康危害风险评价方法[17],非化学致癌物质经食入途径所致健康危害的个人年总风险水平(Rn,年-1)模型如式(1)所示:

Rn=∑Rnig式(1)

式中,Rnig为非化学致癌物i经食入途径所致健康危害的个人年风险水平(年-1),计算如式(2)所示:

Rnig=(Dig/RfDig)×10-6/ED 式(2)

式中,Dig—非化学致癌物i经食入途径的单位体重日均暴露剂量,mg·(kg·d)-1;ED—人均寿命,取70年;RfDig—非化学致癌物经食入途径的参考剂量,mg·(kg·d)-1,目前USEPA制定了DEP、DBP、DEHP、BBP的参考剂量[18],见表1。

表1 PAEs经食入的参考剂量Table 1 Reference dose(RfDig)of PAEs through food

Dig的计算方法如式(3)所示:

Dig=A×Ci/BW 式(3)

式中,A—成人平均每日进食量,根据青岛市居民畜禽肉类的摄入量根据《青岛市居民膳食结构和营养状况调查》[19],畜肉类(猪、牛、羊)为0.0928kg·d-1,禽肉类(鸡、鸭)为0.0085kg·d-1,鱼肉为0.0479kg·d-1;Ci—化学致癌物或非化学致癌物的实际质量浓度,mg·kg-1;此处即DEP、DEHP、BBP的实测浓度;BW—人均体重,根据成人平均体重,取60kg。

2 结果与分析

2.1 畜禽肉中PAEs的检出率和平均含量

实验采用平行双样、加标回收和空白等方法控制数据质量。每个样品均添加回收率指示剂,回收率范围在78.77%~117.87%之间,相对标准偏差(RSD)≤9.24%。空白实验中未见目标化合物。所测样品中6种PAEs总含量(∑6PAEs)的频数分布见图1,其中含量在0~1、1~2、2~3mg·kg-1范围的比例分别为28.3%、31.7%和16.7%,因此,畜禽肉中∑6PAEs含量在2mg·kg-1以下的所占比例较高,达到60%;含量超过3mg·kg-1以上的比例较低,仅有23.3%。

畜禽肉中PAEs的检出率和平均含量见表2。生肉样品中6种PAEs检出率为11.5%~88.5%,其中DMP和DEHP的检出率较高,均超过80%,DEP、BBP、DNBP、DNOP的检出率均低于50%;生肉样品中∑6PAEs的含量范围为ND~2.52mg·kg-1,平均含量为1.44mg·kg-1;其中DEHP的平均含量最高,为0.59mg·kg-1,DNOP的含量最低,仅0.04mg·kg-1。熟肉样品中PAEs检出率为16.7%~88.9%,与生肉相似,DMP的的检出率最高,为88.9%,其次为DEHP,为61.1%;此外,DNOP和DNBP的检出率也在40%~50%之间;熟肉样品中∑6PAEs的含量范围为ND~8.81mg·kg-1,平均为3.67mg·kg-1,其中BBP和DMP的含量较高,在1mg·kg-1上下。此外,DEHP和DNOP的平均含量也高于0.5mg·kg-1。

图1 畜禽肉中∑6PAEs频数分布图Fig.1 Frequency distribution of∑6PAEs in livestock and poultry meat

表2 畜禽肉中PAEs的检出率和平均含量Table 2 PAEs detection rate and average content in livestock and poultry meat

2.2 不同种类畜禽肉中PAEs含量和组成特征

2.2.1 不同种类畜禽肉中PAEs含量 不同种类畜禽肉中∑6PAEs含量见图2,生肉中∑6PAEs含量在1.05~ 1.61mg·kg-1之间,生牛肉略低于其他种类,但没有显著性差异(p>0.05)。熟肉中∑6PAEs的含量在1.64~ 7.33mg·kg-1之间,熟鱼肉和熟猪肉的含量较高,分别为7.3、5.0mg·kg-1,显著高于其他种类(p<0.05)。

相同种类的生熟肉相比,生、熟鱼肉间的差异较大,熟鱼肉比生鱼肉高5.74mg·kg-1,是生鱼肉的4.61倍;此外,生、熟猪肉和牛肉的差异也较大,熟肉分别是生肉的3.3倍和2.2倍;相比而言,生、熟鸡肉、鸭肉间的差异较小。总体上,熟肉中∑6PAEs的含量高于生肉。2.2.2 不同种类畜禽肉中PAEs组成特征 不同种类畜禽肉中PAEs组成特征见图3,生肉样品中,除鸡肉和鱼肉外,DEHP所占比例最高,约占6种PAEs总和的34%~50%,鸡肉和鱼肉中分别是DMP和DNOP所占比例最高。DEP在鸡肉和羊肉中含量较低,所占比例仅为0.74%和1.06%,DNBP在鸭肉和牛肉中未检出,BBP在牛肉中未检出。

图2 不同种类畜禽肉中∑6PAEs含量Fig.2 ∑6PAEs content in different types of livestock and poultry meat

图3 不同种类畜禽肉中PAEs组成Fig.3 PAEs composition in different types of livestock and poultry meat

熟肉中6种PAEs含量所占的组成也存在一定差异,鸡肉和鸭肉中DNOP所占比例最高,分别为48.5%和65.6%;熟牛肉中DEHP所占比例最高,为37.50%;鱼肉和熟猪肉中BBP所占比例最高,分别为45.30%和23.42%;而各类熟肉中DNBP和DEP的比例较低。

表3 畜禽肉中PAEs食入的总风险(/年)Table 3 The risk value of PAEs in livestock and poultry meat

2.3 畜禽肉类农产中PAEs的健康风险评估

畜禽肉中PAEs食入的总风险见表3,生肉中猪、牛、羊等畜肉类和鱼类的总风险较高,范围在为2.77×10-10~ 7.45×10-10/年,而禽肉类(鸡和鸭肉)的总风险较低,为3.22×10-11~8.06×10-11/年。对不同PAEs年风险水平的分析表明(见图4),生肉中PAEs的风险主要来自于DEHP,是总风险的主要来源。与生肉相似,熟肉中也是牛肉和猪肉等畜肉的总风险较高,为1.92×10-8~4.6× 10-8/年,其次是鱼肉,为7.98×10-9/年,鸭和鸡等禽肉类的风险最低,分别为1.42×10-9~2.24×10-9/年。不同PAEs比较而言(见图4),仍然是DEHP的风险最高,是各种熟肉中风险的主要来源。相同种类的生肉和熟肉相比,熟肉中PAEs风险是生肉中的17~81倍,明显高于生肉。对于非化学致癌物,根据英国皇家协会、瑞典环保部等推荐的化学污染物对人体造成健康危害的标准,最大可接受年风险水平为10-6/年[20]。根据这一标准,全部样品中Rn<10-6/年,均未超出标准,无健康风险。

图4 畜禽肉中不同PAEs年风险水平Fig.4 The risk value of various PAEs in livestock and poultry meat

3 讨论

研究发现,饲料及其原料中普遍含有PAEs[14],对乳牛饲料的检测发现,青贮饲料和精饲料中均可检出PAEs,6种优先控制PAEs的总含量为0.5~0.8mg·kg-1[15]。此外,对养殖鱼类肉中的检测也发现了PAEs,而且鱼肉中PAEs的含量与养殖水中PAEs的含量呈极显著的正相关关系[21]。因此,饲料和养殖环境的污染可能是畜禽肉中PAEs的重要来源。除饲养环境外,肉制品在流通和销售环节中接触塑料包装材料,对肉制品火腿肠的检测发现,紧贴塑料包装的表层肉制品中PAEs含量远高于里层[8]。由于PAEs是塑料材料的增塑剂,在塑料制品中的含量在10%~60%[22-23]之间,而且,由于PAEs与塑料分子之间不存在价键,易从塑料中游离出来,研究者发现PAEs从塑料包装中进入肉制品中的迁出量随时间的延长而增加[24-26],因此,塑料包装材料也可能是畜禽肉中PAEs的主要来源。

与生肉相比,熟肉中PAEs的平均含量大部分高于生肉,这可能是由于本研究中的熟肉样品均经过加工,温度高于生肉,特别是熟鱼肉,是经过油炸加工的,油脂含量较高。对塑料袋盛装后食品中PAEs的研究发现,塑料包装中PAEs更容易迁移进温度和油脂含量高的食品中[27],这可能是熟肉中PAEs含量高于生肉的主要原因。

从畜禽肉中PAEs的组成特征分析,生、熟肉中均是DEHP、DMP和DNOP比例较高。由于DEHP和DNOP的增塑性能较好,目前塑料包装材料中使用的增塑剂主要是DEHP和DNOP,畜禽肉中这两种PAEs的比例较高可能是由于塑料包装造成的。此外,在乳牛饲料中也发现了较高比例的DEHP[15]。虽然DMP较少用作增塑剂,但Jarosova等发现DMP是畜禽和鱼类饲料及其原料中主要的PAEs来源之一[14],在广州一些区域的养殖鱼类肉中也检测到较高比例的DMP[21]。虽然青岛市售畜禽肉类样品中PAEs经食入途径造成的个人年风险及总风险虽然均未超出标准,对人体无害,但是由于尚未考虑人体的其他暴露途径,因此PAEs的风险仍不可忽视。

4 结论

畜禽肉中PAEs检出率在10%~90%,畜禽肉中∑6PAEs含量在2mg·kg-1以下的所占比例较高。生、熟肉中∑6PAEs平均含量分别为1.44mg·kg-1和3.67mg·kg-1,不同种类的生肉中∑6PAEs含量没有显著性差异,熟肉中熟鱼肉和熟猪肉的含量较高。相同种类的生熟肉相比,熟肉中∑6PAEs的含量高于生肉。不同种类畜禽肉中PAEs组成存在一定差异,总体上DEHP、DMP和DNOP所占比例较高。生、熟肉中畜肉类和鱼类的总风险高于禽肉类,风险主要来自于DEHP,是总风险的主要来源。相同种类的生肉和熟肉相比,熟肉中PAEs风险明显高于生肉。青岛市售畜禽肉类中PAEs的健康未超出英国皇家协会、瑞典环保部等推荐的化学污染物对人体造成健康危害的标准,无健康风险。

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Detection and risk assessment of phthalic acid esters in marketed livestock and poultry meat in Qingdao

CHEN Yi1,SHI Yan-xi1,GE Wei2,CHAI Chao1,*
(1.College of Resource and Environment,Qingdao Agricultural University,Qingdao 266109,China;2.College of Life Science,Qingdao Agricultural University,Qingdao 266109,China)

The contents of 6 kinds of phthalic acid esters(PAEs)in marketed livestock and poultry meat in Qingdao were detected with ultrasonic solvent extraction and gas chromatography.Health risk assessment for PAEs in livestock and poultry meat was made by non-chemical carcinogen health risk assessment model. Results showed that the detection rate of PAEs in livestock and poultry meat was in the range of 10%~90%and the ratio of the total of PAEs(∑6PAEs)contents below 2mg·kg-1was high.The average content of∑6PAEs in raw meat and cooked meat was 1.44mg·kg-1and 3.67mg·kg-1,respectively.There was no significant difference in∑6PAEs content between different types of raw meat,and∑6PAEs was higher in fish and pork meat among cooked meat.The PAEs composition in types of livestock and poultry meat was different,and in general,the ratio of di(2-ethylhexyl)phthalate(DEHP),dimethyl phthalate(DMP)and di-n-octyl phthalate(DnOP)was high.The risk value of PAEs in livestock and fish meat was higher than that in poultry meat,mainly coming from DEHP.Compared with raw meat,the risk value of PAEs in cooked meat was higher.However,the health risk assessment value of PAEs in marketed livestock and poultry meat in Qingdao was below the international recommended standards,indicating no health risk.

livestock meat;PAEs;content;health risk

TS207.7

A

1002-0306(2014)12-0077-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.12.007

2014-01-13 *通讯联系人

陈毅(1990-),男,硕士研究生,研究方向:农业资源与环境。

青岛市公共领域科技支撑计划(12-1-3-64-nsh);山东省“两区”建设专项资金项目(2011-黄-19);青岛农业大学高层次人才启动基金资助项目(630642)。

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